當前，城市生活垃圾處理已經(jīng)進入了較快的發(fā)展階段，全國多地采用了新建垃圾焚燒電廠的方式處理生活垃圾，但是焚燒后的飛灰多采用直接填埋的方式，由于飛灰中含有二噁英及其他重金屬。直接填埋會對土壤產(chǎn)生二次污染，飛灰的無害化處理急需解決。本文介紹了中材某項目采用技術，利用水泥窯協(xié)同處置飛灰的方案及效果。
近幾年，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化進程的不斷加快，城市人口急劇增長，城市生活垃圾不斷增加，生活垃圾的環(huán)保處理受到了社會各界的重視。利用垃圾焚燒電廠處置生活垃圾工程具有占地面積小，社會效益好，環(huán)保等優(yōu)點，受到了環(huán)保企業(yè)的青睞，近年得到長足的發(fā)展。但垃圾焚燒后產(chǎn)生的飛灰的無害化處理一直沒有收到重視，傳統(tǒng)的固化填埋、熔融的方法造成了對土壤的二次污染。且二噁英和重金屬很難自然分解。通過水泥窯協(xié)同處置飛灰具有處理溫度高、焚燒停留時間長、焚燒狀態(tài)穩(wěn)定、固化重金屬離子、無廢渣排出、投資成本小等優(yōu)點，是飛灰資源化處理的最優(yōu)選擇。
1.1 項目基本情況
本項目建設地點位于某公司場地內(nèi)，無需新征用地，利用公司現(xiàn)有工藝先進的日產(chǎn)6000t、6400t水泥熟料新型干法水泥生產(chǎn)線。
本飛灰處置項目是該市城市危險廢物整體解決方案的一個重要組成部分。本項目的實施，將極大的改善城市基礎設施，協(xié)調(diào)城市生態(tài)與周邊地區(qū)的生態(tài)環(huán)境，提高城市的環(huán)境質(zhì)量，從而提高城市形象，促進社會經(jīng)濟發(fā)展。
1.2 世界各國垃圾飛灰處置技術應用現(xiàn)狀
水泥窯是發(fā)達國家焚燒處置固體廢物的重要設施，得到了廣泛的認可和應用。德國、瑞士、法國、英國、意大利、挪威、瑞典、美國、加拿大、日本等發(fā)達國家利用水泥窯協(xié)同處置危險廢物和城市生活垃圾已經(jīng)有30多年的歷史，積累了成熟而豐富的經(jīng)驗，并且建立了較為完善的從廢物源頭管理到水泥窯協(xié)同處置終端的質(zhì)量保證體系，擁有較為成熟的水泥窯協(xié)同處置預處理技術和發(fā)達的處置設備。我國在這方面的研究還處于實驗階段，沒有成熟的工業(yè)化技術。
水泥窯協(xié)同處置飛灰技術在國外主要以日本為代表，日本的人口密度高，土地資源緊張，在垃圾飛灰的無害化處置和資源化利用方面處于世界領先水平。將垃圾飛灰用水泥回轉(zhuǎn)窯進行高溫焚燒生產(chǎn)“生態(tài)水泥”（日本將這種用廢棄物生產(chǎn)的水泥稱為生態(tài)水泥）是消除垃圾飛灰中的二噁英和穩(wěn)固化重金屬的行之有效的方法。因為回轉(zhuǎn)窯具有溫度高，窯內(nèi)高溫氣體湍流強烈，堿性氣氛等特點，可以有效地分解二噁英并且將危險廢棄物中的絕大部分重金屬元素固定在熟料之中，生成穩(wěn)定的鹽類礦物，避免了其對環(huán)境的再次污染。
由于垃圾飛灰的成分與水泥原料相近，用垃圾飛灰制造生態(tài)水泥不但可以變廢為寶，而且制造的生態(tài)水泥的性能能夠達到普通硅酸鹽水泥的標準。因此，使用飛灰可節(jié)省生產(chǎn)水泥用的礦產(chǎn)資源。
2.1 垃圾飛灰的儲存與輸送
飛灰中含有二噁英及重金屬等有毒成分，項目采用密閉儲存和輸送。全封閉的氣力卸料、儲存、輸送及喂料系統(tǒng)，避免了飛灰卸料出送過程中的泄漏問題，同時，為避免收塵器尾氣中的飛灰粉塵直接排入大氣，將收塵系統(tǒng)的尾氣風管接入到窯頭篦冷機冷卻風機入口通入篦冷機，通過篦冷機再進入回轉(zhuǎn)窯進行高溫煅燒。
飛灰含氯高，粘性大，與水泥生料及煤粉相比，磨蝕性也相對較高，儲存及輸送需要克服堵塞及磨蝕問題，因此在飛灰儲庫底部增設了特殊設計的充氣流化裝置，氣力輸送管道上增設了管路助推器，采用內(nèi)襯陶瓷彎頭，避免了飛灰儲存及輸送過程中的堵料問題，增強管道彎頭的耐磨性。
2.2 飛灰噴吹位置的選擇
選擇在窯尾煙室及分解爐喂料，優(yōu)點是在滿足高溫煅燒及停留時間的基礎上，可以提高飛灰的喂料量，但是相對窯頭罩噴射點，煅燒溫度較低，停留時間較短，同時，飛灰中含氯量高，會加速預熱器系統(tǒng)中的氯含量富集，造成結皮堵料的可能。
該項目選擇窯尾煙室斜坡及分解爐錐部作為飛灰喂料的噴射點，在確保煅燒溫度及停留時間的前提下，可以增加飛灰喂料量，而不會影響到燃燒器的煤粉燃燒問題，同時增加旁路放風設計，解決飛灰中氯含量高而造成的結皮堵料問題。
3.1 飛灰的輸送部分：
輸送采用了濃相輸送，具有如下的優(yōu)點：
輸送距離10m to 2000m、
小管徑/耗氣量小、
速度低 2-12m/s
管道和彎頭磨損小
輸送易碎可降低破損率
能耗與輸送量成正比-運行成本低
且結合飛灰物料特性比較粘的特點，濃相輸送部分采用了管路助推器(見下圖)，每隔四米設置一個，根據(jù)運行情況看，效果非常好，系統(tǒng)投入運行后，沒有發(fā)生過堵管的情況。
尤其對于從旁路放風收塵器下來的灰，氯離子含量10%左右，物料粘性很大，采用了這種管路助推器效果非常好。
3.2 飛灰入窯噴吹系統(tǒng)：
飛灰入窯噴吹系統(tǒng)采用了并罐噴吹系統(tǒng)，采用了壓縮空氣作為。系統(tǒng)的噴吹精度可以達到0.5%，且可以到達15左右，遠遠高于采用作為動力的煤粉稱的。
系統(tǒng)包括兩臺輸送泵，正常工作時兩臺輸送泵可交替給料，一臺輸送泵給料時，另一臺輸送泵排氣、加料和加壓。飛灰通過緩沖倉靠重力落入輸送泵內(nèi)，當輸送泵高料位被覆蓋后，進料閥和排氣閥門關閉，開啟流化和加壓閥門，給輸送泵加壓，當輸送泵內(nèi)壓力高于管道壓力時，打開出口閥、啟動給料器，開始輸送。飛灰粉經(jīng)過長距離的輸送管道送到遠端的回轉(zhuǎn)窯，倉頂設和料位計，輸送氣體經(jīng)過過濾后排入大氣中。
由于采用了壓縮空氣作為動力，系統(tǒng)的輸送距離范圍也很廣，根據(jù)鋼鐵行業(yè)的實際項目經(jīng)驗，輸送距離可以達到1500m以上，這樣作為改造項目，為水泥廠的飛灰處理設備的選址提供了更多的選擇性。
3.3 粉體專用閥門_圓頂閥
無論是輸送部分還是飛灰入窯的噴吹部分，主要閥門都采用了圓頂閥，圓頂閥是一種專為物料氣力輸送設計的閥門。
圓頂閥采用了充氣式密封圈，即在閥門開關的動作過程中，密封圈和球頂之間沒有任何的磨損(見下圖)。最大限度提高了圓頂閥的使用壽命。
從現(xiàn)場的實際生產(chǎn)情況來看，該項目設計的水泥窯協(xié)同處置飛灰系統(tǒng)完全達到了設計預期效果，目前的處理量能完全消化附近區(qū)域垃圾焚燒電廠所產(chǎn)的全部飛灰。在確保水泥生產(chǎn)線正常生產(chǎn)，不影響熟料產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，有效處置了城市垃圾飛灰，實現(xiàn)了廢棄物的資源化利用，大大減輕了城市環(huán)境負荷。通過該項目的順利投產(chǎn)運行，為“減量化”、“資源化”、“無害化”處理城市垃圾飛灰提供了很好的示范作用和可靠的技術路線。